执行机构的新突破--为紧急状态下的阀门、风门控制提供新的选择

图1 蓄电容

    以紧急切断阀而著称的Kawaden株式会社最新研发了蓄电容系列产品，该系列阀门产品以蓄电容（超级电容，Supercapacitor）作为储能部件，在执行机构上电后依靠蓄电容来储存电量，在系统断电后自动切换到依靠蓄电容来供电，实现在停电的紧急状态下对阀门的控制。

    紧急切断阀通常是在突然断电等紧急状态下工作的，而如何保证断电后执行机构能够继续工作，保证阀门完成紧急切断的任务？蓄电容系列紧急切断阀产品的核心在于执行机构中的蓄电容，它可以在执行机构上电后依靠蓄电容来储存电量，在系统断电后自动切换到依靠蓄电容来供电，实现在停电的紧急状态下对阀门的控制。

    蓄电容的特点

    蓄电容，学名超级电容（Supercapacitor）。超级电容的容量比通常的电容器大得多，由于其容量很大，对外表现和电池相同，因此也有称作 “电容电池”。超级电容属于双电层电容器，它是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种，其基本原理和其他种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。虽然超级电容在某些方面与电池类似，但两者却大不相同，相对于电池，超级电容有如下特点：

    充电速度快，充电10s~10min可达到其额定容量的95％以上；

    循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达1~50万次，没有“记忆效应”；

    大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率≥90%；

    功率密度高，可达300~5000W/kg，相当于电池的5~10倍；

    产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染，是理想的绿色环保电源；

图2 蓄电容执行机构

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    充放电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，安全系数高，长期使用免维护；

    超低温特性好，温度范围宽-40~70℃；

    检测方便，剩余电量可直接读出；

    容量范围通常0.1~1000F 。

    以上这些特点使得超级电容的效率更高，使用范围更广，也具有更大的应用前景。

    蓄电容执行机构

    蓄电容执行机构分为电气部分和机械部分。电气部分采用高性能的集成电路板，高质量的蓄电容模组，控制精度达到0.1%，并可根据用户要求调节精度。可以实现对于高精度流量调节的要求，并可以接收多种信号控制，以及可以兼容AC85~AC265V/DC2V的多功能电源。

    机械部分在无维护的情况下全行程往返运行寿命达到11万次，并通过涡轮蜗杆方式实现自锁功能。

    在与阀门的连接方式上，执行机构的连接孔采用符合ISO5211标准的安装孔，并有轴和孔的两种输出连接方式供用户选择。

    数字化管理

    执行机构与计算机连接组成网络后，可在计算机上使用上位机软件来监测执行机构的内部情况以及阀门的运转状况。

    可在软件上读出的信息有：

    运转状况：通电次数、停电切断次数、信号切断次数、电机运转累计时间、电机运转次数（1s以上及以下）；环境参数有：执行机构内部最高温度、最低温度；蓄电容寿命诊断：蓄电容退化自动诊断、诊断出蓄电容寿命（规定温度范围内，60℃以上，-10℃以下）；异常次数：超载错误、运转超时间；以及用图表形式显示的执行机构内部温度图，电机电流图，蓄电容电压图等等。

    通过这些参数，用户可以清晰的了解到执行机构目前的运转状况，阀门的使用次数，使用频率，经过对这些参数加以分析，可以预防执行机构和阀门在运行中可能会遇到的过载，卡塞，过度磨损等情况，从而预防事故的发生，延长设备的使用寿命。例如，电机启动次数可以代表阀门的启动次数，也就可以间接代表阀门的磨损状态，通过对阀门磨损状态的预估，可以提前判断阀门是否可能出现泄漏。

    应用前景

    蓄电容系列执行机构，对于有断电保护需求的场合具有极其重要的意义，对于矿山设备、压缩机、船舶等行业具有深远的应用前景，目前，蓄电容系列产品已经成功应用于IHI-寿力压缩技术有限公司的离心式压缩机上面，取得了良好的使用效果。

    相关链接

    北京佳和康华科技有限公司是从事执行机构设计与制造的高新技术企业，公司隶属于日本Kawaden株式会社，该会社同时下属有一个位于大阪的研发分公司和一个位于东京的销售分公司。公司推出的“川电”品牌系列产品主要有普通的调节/开关型产品，蓄电容系列产品，弹簧系列产品。川电产品自 1973年开始生产以来，已经广泛应用于水处理、压缩机、工业自动化、电厂、石化等领域。

图4 弹簧型产品

    Kawaden株式会社在日本主要以紧急切断阀而著称，在日本，Kawaden几乎已经成为紧急切断阀的代名词，在蓄电容系列产品之前，主要有弹簧型产品，其原理是在执行机构上电后将一个卷带式的弹簧卷起，形成能量的储存，在断电后自动释放弹簧以控制阀门的开闭，最快关闭时间达到2s。